DE112006003208T5 - Method and apparatus for combustion control in a multi-cylinder engine with homogeneous compression ignition - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Steuern einer Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor,
der in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird, umfassend:
ein Überwachen
einer Verbrennung in jedem Zylinder;
ein Bestimmen eines Zielwerts
einer Verbrennungs-Phasenlage; und
ein selektives Steuern einer
Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder, die bewirkt, dass der Zielwert
der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird.A method of controlling combustion in a multi-cylinder internal combustion engine operating in a controlled auto-ignition mode, comprising:
monitoring combustion in each cylinder;
determining a target value of a combustion phasing; and
selectively controlling a fueling to each cylinder that causes the target phasing of the combustion phasing to be achieved.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Diese Erfindung betrifft allgemein Steuersysteme von Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Betreiben eines Motors mit homogener Kompressionszündung.These This invention relates generally to control systems of internal combustion engines and more particularly, operating an engine with homogeneous compression ignition.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Um die thermische Effizienz eines Benzin-Verbrennungsmotors zu verbessern, steigert eine verdünnte Verbrennung – entweder mittels Luft oder mittels eines zurückgeführten Abgases – die thermische Effizienz und reduziert NOx-Emissionen. Wegen Fehlzündung und Verbrennungsinstabilität infolge eines langsamen Abbrennens in einem oder mehreren Zylindern gibt es jedoch eine Grenze, bis zu der ein Motor mit einem verdünnten Gemisch betrieben werden kann. Bekannte Verfahren, um das Verdünnungslimit auszudehnen, umfassen 1) ein Verbessern einer Zündbarkeit des Gemisches durch ein Verbessern einer Zündungs- und Kraftstoffvorbereitung, 2) ein Erhöhen der Flammengeschwindigkeit durch ein Einführen einer Ladungsbewegung und einer Turbulenz, und 3) ein Betreiben des Motors unter Verwendung eines Verbrennungsprozesses mit gesteuerter Selbstzündung.In order to improve the thermal efficiency of a gasoline internal combustion engine, dilute combustion - either by air or by means of recirculated exhaust gas - increases thermal efficiency and reduces NO x emissions. However, due to misfire and combustion instability due to slow burning in one or more cylinders, there is a limit to which an engine may be operated with a dilute mixture. Known methods for extending the dilution limit include 1) improving ignitability of the mixture by improving ignition and fuel preparation, 2) increasing the flame speed by introducing charge motion and turbulence, and 3) operating the engine using a combustion process with controlled auto-ignition.
Der Prozess mit gesteuerter Selbstzündung wird auch als Prozess der homogenen Kompressionszündung (HCCI) bezeichnet. Bei diesem Prozess wird ein Gemisch aus verbrannten Gasen, Luft und Kraftstoff erzeugt, das als eine Verbrennungsladung bezeichnet wird, und eine Selbstzündung wird in dem Gemisch während einer Verdichtung an vielen Zündungsstellen gleichzeitig ausgelöst, was zu einer stabilen Leistungsabgabe und einer hohen thermischen Effizienz führt. Da die Verbrennung hoch verdünnt und über die Verbrennungsladung gleichmäßig verteilt ist, sind die Temperatur des verbrannten Gases und damit die NOx-Emissionen erheblich niedriger als NOx-Emissionen eines herkömmlichen Zündfunkenmotors, der auf einem Ausbreiten einer Flammenfront basiert, und eines herkömmlichen Dieselmotors, der auf einer angelagerten Flammendiffusion basiert. Eine Verbrennungs-Phasenlage ist ein wichtiger Aspekt des Verbrennungsprozesses und umfasst eine Zeitsteuerung eines zylindereigenen Verbrennungsparameters relativ zur Kolbenposition und wird üblicherweise durch einen Drehwinkel einer Kurbelwelle gemessen. Zylindereigene Verbrennungsparameter umfassen solche Parameter wie eine Lage eines Spitzendrucks (LPP) und einen Motor-Kurbelwinkel, bei dem 50% einer Verbrennungsladung verbrannt sind (CA-50).The controlled auto-ignition process is also referred to as the homogeneous compression ignition (HCCI) process. In this process, a mixture of combusted gases, air and fuel is generated, referred to as a combustion charge, and auto-ignition is triggered simultaneously in the mixture during compression at many ignition sites, resulting in stable power output and high thermal efficiency. Since the combustion is highly diluted and evenly distributed throughout the combustion charge, the temperature of the burned gas and thus the NO x emissions are significantly lower than NO x emissions of a conventional spark engine based on propagating a flame front and a conventional diesel engine, which is based on an attached flame diffusion. A combustion phasing is an important aspect of the combustion process and includes timing of a cylinder's internal combustion parameter relative to piston position and is typically measured by a rotational angle of a crankshaft. In-cylinder combustion parameters include such parameters as a peak pressure (LPP) location and an engine crank angle at which 50% of a combustion charge is burned (CA-50).
Motoren, die mit einer Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung betrieben werden, hängen von Faktoren ab, welche die Zusammensetzung, die Temperatur und den Druck der Zylinderladung bei dem Schließen des Einlassventils umfassen, um die Verbrennungs-Phasenlage zu steuern. Daher müssen die Steuereingaben an den Motor, wie zum Beispiel die Masse und der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung (bezogen auf die Kolbenposition) und die Profile des Einlass-/Auslassventils, sorgfältig abgestimmt werden, um eine robuste Selbstzündungsverbrennung zu gewährleisten. Allgemein gesprochen wird ein HCCI-Motor für die beste Kraftstoff wirtschaftlichkeit ungedrosselt und mit einem mageren Luft-/Kraftstoffgemisch betrieben.Engines, operated with a combustion with controlled auto-ignition be, hang on Factors that determine the composition, the temperature and the Include pressure of the cylinder charge at the closing of the intake valve, to control the combustion phasing. Therefore, the Control inputs to the engine, such as the mass and the Time of fuel injection (relative to the piston position) and the intake / exhaust valve profiles, carefully matched become a robust auto-ignition combustion to ensure. Generally speaking, a HCCI engine for the best fuel economy unthrottled and operated with a lean air / fuel mixture.
Bei einem HCCI-Motor, der eine Ventilstrategie einer Abgaswiederverdichtung verwendet, werden die Temperaturen der Verbrennungsladung in jedem Zylinder gesteuert, indem heißes Restgas aus einem vorhergehenden Verbrennungszyklus während eines Zeitraums einer negativen Ventilüberlappung (NVO) eingefangen wird. Der NVO-Zeitraum ist als ein durch einen Motor-Kurbelwinkel gekennzeichneter Bereich definiert, in dem sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil für einen gegebenen Zylinder geschlossen sind, und tritt um den TDC-Einlass herum auf. Während jeder Einlassphase eines Verbrennungszyklus tritt eine Wiederverdichtung während eines NVO-Zeitraums durch ein Vorziehen des Schließen (d. h. ein früheres Schließen) eines Auslassventils auf, vorzugsweise in Kombination mit einem Verzögern des Öffnens (d. h. einem verspäteten Öffnen) eines entsprechenden Einlassventils, vorzugsweise symmetrisch um den oberen Totpunkt (TDC). Sowohl die Zusammensetzung als auch die Temperatur der Verbrennungsladung werden durch den Schließzeitpunkt des Auslassventils stark beeinflusst. Insbesondere kann durch ein früheres Schließen des Auslassventils mehr heißes Restgas aus einem vorhergehenden Verbrennungszyklus zurückgehalten werden, was weniger Raum für eine eintretende Masse von Frischluft lässt. Die Nettoergebnisse umfassen eine höhere Temperatur der Verbrennungsladung und eine niedrigere Sauerstoffkonzentration der Verbrennungsladung. Die gesteuerte Verwendung der NVO führt zu einer Möglichkeit, die Menge des heißen Restgases zu steuern, die in jedem Zylinder gefangen ist. Während jedes NVO-Zeitraums kann eine Kraftstoffmenge eingespritzt und in der Verbrennungskammer reformiert werden.at a HCCI engine, which has a valve strategy of exhaust recompression used, the temperatures of the combustion charge in each Cylinder controlled by hot Residual gas from a previous combustion cycle during a Period of a negative valve overlap (NVO) is captured. The NVO period is considered one by one Engine crank angle defined area defined in the both the intake as well as the exhaust valve for a given cylinder are closed and occurs around the TDC inlet. While everyone Inlet phase of a combustion cycle occurs recompression during a NVO period by advancing the closing (i.e., earlier closing) of an exhaust valve , preferably in combination with delaying the opening (i.e., late opening) of a corresponding inlet valve, preferably symmetrically around the upper Dead center (TDC). Both the composition and the temperature the combustion charge will be due to the closing time of the exhaust valve strongly influenced. In particular, by an earlier closing of the Exhaust valve more hot Residual gas retained from a previous combustion cycle what less space for an incoming mass of fresh air leaves. The net results include a higher one Temperature of the combustion charge and a lower oxygen concentration the combustion charge. The controlled use of the NVO leads to a Possibility, the amount of hot Control residual gas trapped in each cylinder. During each NVO period can be injected with an amount of fuel and in the Be reformed combustion chamber.
Bei einem HCCI-Motor mit mehreren Zylindern kann die Verbrennungs-Phasenlage zwischen einzelnen Zylindern aufgrund von Unterschieden in den thermischen Randbedingungen der einzelnen Zylinder und von Unterschieden in den Einlassbedingungen, einschließlich Schwankungen in dem Lufteinlass, der Kraftstoffeinspritzung, den zurückgeführten Abgasen und dem Zündfunken, erheblich schwanken.at a HCCI engine with multiple cylinders, the combustion phasing between individual Cylinders due to differences in the thermal boundary conditions the single cylinder and differences in inlet conditions, including Variations in the air intake, the fuel injection, the recirculated exhaust gases and the spark, vary considerably.
Es ist bekannt, die Verbrennungs-Phasenlage mittels zusätzlicher Wärme zu steuern, die von dem Kraftstoffreformierungsprozess abgegeben wird, um die Temperatur der Zylinderladung und die Verbrennungs-Phasenlage zu verändern. Übermäßige Kraftstoffreformierung erhöht jedoch den Kraftstoffverbrauch, und daher ist es vorteilhaft, ein Steuerschema zu entwerfen, das ein Gleichgewicht zwischen Zylindern mit minimalen Fehlern in der Verbrennungs-Phasenlage mittels einer geringsten Menge an Kraftstoffreformierung erreicht.It is known, the combustion phase position by means of additional Heat too controlled by the fuel reforming process, about the temperature of the cylinder charge and the combustion phasing to change. Excessive fuel reforming elevated However, fuel consumption, and therefore it is advantageous to one Control scheme to design a balance between cylinders with minimal errors in the combustion phase by means of a lowest amount of fuel reforming achieved.
Es besteht eine Notwendigkeit für ein System, das die Leistung eines HCCI-Motors verbessert, während die oben beschriebenen Bedenken behandelt werden.It there is a need for a system that improves the performance of a HCCI engine while the concerns described above.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Daher werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, um eine Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor zu steuern, der in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird. Dies umfasst ein Überwachen der Verbrennung in jedem Zylinder und ein Bestimmen eines Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage. Eine Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder wird selektiv derart gesteuert, dass der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird und dass das Erreichen des Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage ferner ein Steuern der Kraftstoffzufuhr derart umfasst, dass die Verbrennungs-Phasenlage der Zylinder in ein Gleichgewicht gebracht wird.Therefore be in accordance with a embodiment the invention provides a method and a device to to control combustion in a multi-cylinder internal combustion engine, operated in a controlled auto-ignition mode. This includes monitoring combustion in each cylinder and determining a target value the combustion phase position. A fuel supply to each cylinder is selectively controlled so that the target value of the combustion phase position is achieved and that the achievement of the target value of the combustion phase position further controlling the fuel supply such that the combustion phasing the cylinder is brought into balance.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden für die Fachleute offensichtlich werden, wenn sie die nachfolgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen lesen und verstehen.These and other aspects of the invention will become apparent to those skilled in the art if they are the following detailed description of the embodiments read and understand.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und in einer Anordnung von Teilen physische Gestalt annehmen, deren Ausführungsform ausführlich beschrieben und in den unten eingebundenen Zeichnungen dargestellt ist, umfassend:The Invention may be in certain parts and in an arrangement of parts take physical form, the embodiment of which described in detail and shown in the attached drawings below, comprising:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF ONE Embodiment THE INVENTION
Nun
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei die Figuren nur dem Zweck
der Erfindungsdarstellung dienen und nicht zu dem Zweck, selbige
einzuschränken,
zeigt
Obwohl
es nicht im Detail gezeigt ist, wird man einsehen, dass die vorliegende
Erfindung auf einen Mehrzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung
angewendet werden kann, der mit einem Prozess mit gesteuerter Selbstzündung betrieben
werden kann, d. h. mit der zuvor erwähnten homogenen Kompressionszündung oder
HCCI. Die Ausbildung des Motors umfasst vorzugsweise einen herkömmlichen
Verbrennungsmotor, der eine Vielzahl von an einem Ende geschlossenen
Zylindern aufweist, wobei jeder an einem Ende geschlossene Zylinder
einen darin eingefügten
beweglichen Kolben aufweist, der zusammen mit dem Zylinder eine
Verbrennungskammer mit einem variablen Volumen definiert. Eine Einlassöffnung liefert
Luft an die Verbrennungskammer, wobei die Luftströmung in
die Verbrennungskammer durch ein oder mehrere Einlassventile gesteuert
wird. Verbrannte (abgebrannte) Gase strömen durch eine Auslassöffnung aus
der Verbrennungskammer, wobei die Strömung der verbrannten Gase durch
die Auslassöffnung
hindurch durch ein oder mehrere Auslassventile gesteuert wird. Ein
System zum Steuern des Öffnens
und des Schließens
der Einlass- und Auslassventile kann Einrichtungen und Steuerstrategien
umfassen, welche die Größe des Ventilhubs
oder der Ventilöffnung,
die Dauer der Ventilöffnung
und den Zeitpunkt der Ventilöffnung
steuern und üblicherweise
Einlassventile und/oder Auslassventile für alle Motorenzylinder einschließen. Eine
Kurbelwelle ist durch eine Pleuelstange mit jedem Kolben verbunden,
der sich während
des laufenden Motorbetriebs in jedem Zylinder hin- und herbewegt.
Der Motor ist vorzugsweise mit einem Zündungssystem ausgestattet,
das eine Zündkerze
umfasst, die in die jeweilige Verbrennungskammer eingefügt ist.
Ein Kurbelwellensensor überwacht die
Drehposition der Kurbelwelle. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
dient dazu, Kraftstoff direkt in jede Verbrennungskammer einzuspritzen,
und wird durch das Steuermodul
Die Verbrennungs-Phasenlage kann während des Motorbetriebs mit gesteuerter Selbstzündung durch ein Einstellen einer Überlappung des Einlass- und Auslassventils, einschließlich einer negativen Ventilüberlappung (NVO), und anderer Motorbetriebsparameter, wie zum Beispiel der Masse und des Zeitpunkts der Einspritzung, des Zündzeitpunkts, der Drosselposition und der Position eines EGR-Ventils, gesteuert werden. Der NVO-Betrag kann mittels vieler Mechanismen eingestellt werden, beispielsweise mittels eines voll flexiblen Ventilbetätigungssystems (FFVA-System), des oben erwähnten Dual-Equal-Systems der Nocken-Phasenlage und eines mechanischen zweistufigen Ventilsystems. Die negative Ventilüberlappung (NVO), die als eine Kurbelwinkel-Zeitdauer definiert ist, in der sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil für einen gegebenen Zylinder geschlossen sind, tritt während einer Zeitdauer auf, wenn ein bestimmter Kolben während eines Einlassanteils eines jeden Motorzyklus einen oberen Totpunkt erreicht (TDC-Einlass). NVO wird in der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Menge der heißen Restgase zu steuern, die in dem Zylinder gefangen ist.The Combustion phasing may occur during of engine operation with controlled auto-ignition by adjusting an overlap intake and exhaust valves, including a negative valve overlap (NVO), and other engine operating parameters, such as mass and the time of injection, the ignition timing, the throttle position and the position of an EGR valve. The NVO amount can by means of many mechanisms are set, for example by means of a fully flexible valve actuation system (FFVA system), of the above Dual-equal system of cam phasing and a mechanical two-stage valve system. The negative valve overlap (NVO) acting as a Crank angle duration is defined in which both the intake and also the exhaust valve for a given cylinder is closed, occurs during a Period of time, when a certain piston during an inlet portion of each engine cycle reaches top dead center (TDC inlet). NVO is used in the present invention to control the amount of hot residual gases to control that is trapped in the cylinder.
Die Verbrennungs-Phasenlage des beispielhaften Mehrzylindermotors wird durch die Drosselventilposition und EGR-Ventilpositionen beeinflusst, deren Auswirkungen für alle Zylinder ganzheitlich sind. Daher sind die Steuerung der Drosselventilposition und die Steuerung der EGR-Ventilposition nicht effektiv, um die Verbrennungs-Phasenlage eines einzelnen Zylinders zu steuern.The Combustion phase of the exemplary multi-cylinder engine is influenced by the throttle valve position and EGR valve positions whose Impact for all cylinders are holistic. Therefore, the control of the throttle valve position and the control of the EGR valve position is not effective to the Controlling the combustion phase position of a single cylinder.
Eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung ist notwendig, um eine selbst gezündete Verbrennung über einen weiten Bereich der Motorlasten zu erreichen. Beispielsweise kann eine Verbrennungsladung bei einer geringen Motorlast (z. B. Kraftstoffrate < 7 mg/Zyklus bei 1000 U/min) für eine stabile selbst gezündete Verbrennung nicht heiß genug sein, wenn der höchste praktische Wert der NVO verwendet wird, was zu einer Teilverbrennung oder einer Fehlzündung der Verbrennungsladung führt. Die Temperatur der Verbrennungsladung kann durch eine Voreinspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge in der Nähe des TDC-Einlasses während einer Wiederverdichtung und der NVO erhöht werden, was zu einer Kraftstoffreformierung führt, d. h. der Kraftstoff wird in ein Gemisch aus Wasserstoff, CO und leichten HC-Molekülen umgewandelt. Zumindest ein Teil des voreingespritzten Kraftstoffs reformiert sich aufgrund des hohen Drucks und der hohen Temperatur während der Wiederverdichtung. Die durch die Kraftstoffreformierung abgegebene Wärmeenergie hilft, einen Wärmeverlust aufgrund einer Übertragung der Motorwärme und einer Verdampfung des flüssigen Kraftstoffs auszugleichen, und erhöht die Temperatur der Zylinderladung in ausreichendem Maß, um die Verbrennungsladung selbst zu zünden, die während eines nachfolgenden Haupt-Kraftstoffeinspritzereignisses erzeugt wird. Die Menge des voreingespritzten Kraftstoffes, die sich während der Wiederverdichtung reformiert, hängt von vielen Variablen ab, wie zum Beispiel der eingespritzten Masse, dem Einspritzzeitpunkt und der Temperatur und dem Druck des gefangenen Abgases. Die Wärmeabgabe aus dem Kraftstoffreformierungsprozess kann verwendet werden, um die Temperatur der Zylinderladung zu verändern, indem entweder der Einspritzzeitpunkt oder die Menge der Kraftstoffeinspritzung während des NVO-Zeitraums gesteuert werden. Dadurch wird die HCCI-Verbrennung gesteuert, und ihr folgt eine zweite, eine Hauptkraftstoffeinspritzung. Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu wahren, ist es wünschenswert, die Kraftstoffmenge zu minimieren, die für die Reformierung und den Zylinderausgleich verwendet wird.A Control of the fuel injection is necessary to one self ignited Combustion over to achieve a wide range of engine loads. For example can a combustion charge at a low engine load (eg. Fuel rate <7 mg / cycle at 1000 rpm) for a stable self-ignited Burn not hot enough be the highest practical value of NVO is used, resulting in partial combustion or a misfire the combustion charge leads. The temperature of the combustion charge can be controlled by a pre-injection a small amount of fuel near the TDC inlet during a Recompression and the NVO are increased, resulting in a fuel reforming leads, d. H. the fuel is in a mixture of hydrogen, CO and light HC molecules transformed. At least part of the pre-injected fuel reforms due to high pressure and high temperature while the recompression. The output by the fuel reforming Thermal energy Helps to heat loss due to a transfer the engine heat and evaporation of the liquid fuel balance, and increased the temperature of the cylinder charge sufficiently to the combustion charge to light yourself, during a subsequent main fuel injection event is generated. The amount of pre-injected fuel that accumulates during the Reforming reformed depends from many variables, such as the injected mass, the injection time and the temperature and pressure of the trapped Exhaust gas. The heat output from the fuel reforming process can be used to to change the temperature of the cylinder charge by either the injection timing or Controlled the amount of fuel injection during the NVO period become. This will cause HCCI combustion controlled, and it follows a second, a main fuel injection. In order to maintain fuel economy, it is desirable to minimize the amount of fuel needed for reforming and the Cylinder compensation is used.
Wie
zuvor beschrieben, ist das Steuermodul
Das
Steuermodul
Wieder
auf
Während des Betriebs in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung gibt es eine Kraftstoffgesamtmasse, die in jede Verbrennungskammer eingespritzt werden soll, um eine Drehmomentanforderung eines Bedieners zu erfüllen und den Motor anzutreiben. Die Verbrennungs-Phasenlage, die eine Zeitsteuerung der zylindereigenen Verbrennungsparameter relativ zu der Kolbenposition umfasst, wird in jedem Zylinder durch Steuerung der Kraftstoffreformierung gesteuert.During the Operating in the controlled auto-ignition mode, there is a total fuel mass, which is to be injected into each combustion chamber to one Meet torque request of an operator and drive the motor. The combustion phasing, the timing of the cylinder's own Combustion parameter relative to the piston position is controlled in each cylinder by controlling the fuel reforming.
Das
Steuerschema arbeitet wie folgt: die Verbrennung wird in jedem der
Zylinder überwacht,
und Verbrennungsparameter aus jedem Zylinder werden überwacht
(Block
Es
wird ein Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage TT bestimmt,
der vorzugsweise aus den Parametern der Verbrennungs-Phasenlage
T1, T2, ... Tj ausgewählt
wird, die während
jedes Motorzyklus bestimmt werden (Block
Das
Zylindersteuerschema arbeitet vorzugsweise mit dem Gesamtcontroller
für die
Verbrennungs-Phasenlage zusammen (Block
Entweder die Menge oder der Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung wird für jeden Zylinder durch einen einzelnen Integralcontroller gesteuert, um die Differenz zwischen einer gemessenen Verbrennungs-Phasenlage und dem Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage zu minimieren. Die Menge des zugeführten Kraftstoffs wird üblicherweise eingestellt, indem die Pulsweite der Einspritzvorrichtung gesteuert wird, und der Zeitpunkt der Einspritzung wird üblicherweise auf der Grundlage einer Steuerung eines Anfangs oder eines Endes eines jeden Einspritzereignisses relativ zu einem Motor-Kurbelwinkel und einer Kolbenposition gesteuert. Die einzelnen Integratoren In sind immer größer oder gleich Null und sind durch einen Maximalwert für alle Motorereignisse begrenzt. Der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage kann zu der gewünschten Verbrennungs-Phasenlage geführt werden, indem andere Aktuatoren durch ein Einwirken des Steuermoduls eingestellt werden, einschließlich der Verstellung der Kurbel-Phasenlage zum Einstellen der NVO, der EGR-Strömung und der Drossel. Wenn folglich der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage für alle Zylinder erreichbar ist, konvergiert die Verbrennungs-Phasenlage jedes Zylinders zu der gewünschten Verbrennungs-Phasenlage.Either the amount or timing of the first fuel injection is controlled for each cylinder by a single integral controller to minimize the difference between a measured combustion phasing and the target combustion phasing. The amount of fuel supplied is usually adjusted by controlling the pulse width of the injector, and the timing of the injection is usually controlled based on control of a start or an end of each injection event relative to an engine crank angle and a piston position. The individual integrators I n are always greater than or equal to zero and are limited by a maximum value for all engine events. The target value of the combustion phasing may be guided to the desired combustion phasing by adjusting other actuators by acting on the control module, including adjusting the crank phasing to adjust the NVO, EGR flow, and throttle. Thus, if the target combustion phasing value is achievable for all cylinders, the combustion phasing of each cylinder converges to the desired combustion phasing.
Nun
auf
Das Steuerschema schafft ein Verfahren zum Auswählen eines Zielwerts der Verbrennungs-Phasenlage und zum Berechnen einer geeigneten Menge von Kraftstoffreformierung, um eine Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern zu reduzieren. In dem Steuerschema ist das Einstellen eines einzelnen Zylinders begrenzt, und die Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern nimmt bei einer Minimalmenge der Kraftstoffreformierung einen Minimalbetrag an. Das Steuerschema bestimmt und steuert den Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung, um das Niveau der Kraftstoffreformierung in jedem Zylinder einzustellen, um die Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern zu reduzieren. Alternativ bestimmt und steuert das Steuerschema eine während des ersten Einspritzereignisses einzuspritzende Kraftstoffmasse, um das Niveau der Kraftstoffreformierung in jedem Zylinder einzustellen, um die Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern zu reduzieren. Alternativ werden in dem Steuerschema sowohl die Kraftstoffmasse als auch der Zeitpunkt des ersten Einspritzereignisses gesteuert, um das Niveau der Kraftstoffreformierung in jedem Zylinder einzustellen, um die Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern zu reduzieren. Das gezeigte Beispiel verwendet in einem Modus einer geteilten Einspritzung nur den Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung. Es versteht sich, dass der gleiche Algorithmus in jedem Zyklus ebenso auf ein einzelnes Ereignis der Kraftstoffeinspritzung angewendet werden kann, wobei der Zeitpunkt des Einspritzereignisses gesteuert wird, und der eingespritzte Kraftstoff ausreicht, um ein gewisses Reformierungsniveau zu erreichen und den Motor anzutreiben.The Control scheme provides a method for selecting a target value of the combustion phasing and for calculating an appropriate amount of fuel reforming, by a difference in combustion phasing between the cylinders to reduce. In the control scheme is the setting of a single Cylinder limited, and the difference in the combustion phase position between the cylinders decreases with a minimum amount of fuel reforming a minimum amount. The control scheme determines and controls the Time of the first fuel injection to the level of fuel reforming in each cylinder to adjust the difference in combustion phasing between the cylinders to reduce. Alternatively determined and controlled the control scheme a while of the first injection event to be injected fuel mass, to adjust the level of fuel reforming in each cylinder by the difference in combustion phasing between the cylinders to reduce. Alternatively, in the control scheme, both the Controlled fuel mass as well as the time of the first injection event, to adjust the level of fuel reforming in each cylinder by the difference in combustion phasing between the cylinders to reduce. The example shown uses in one mode split injection only the time of the first fuel injection. It is understood that the same algorithm in each cycle as well applied to a single event of fuel injection can be, with the timing of the injection event controlled and the injected fuel is sufficient to a certain extent Reach the level of reforming and drive the engine.
Die Vorteile, einen Motor auf die hierin beschriebene Weise während des HCCI-Modus zu betreiben, umfassen eine verbesserte Motorstabilität, d. h. ein Verringern des COVIMEP (Variationskoeffizient des indizierten mittleren Drucks). Dies kann verwendet werden, um den Betriebsbereich des HCCI-Modus zu vergrößern, was zu einer verbesserten Motoreffizienz und Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs führt. Ein weiterer Vorteil umfasst ein Verringern der vom Motor abgegebenen NOx-Emissionen, was somit zu einer breiteren Verwendbarkeit der HCCI-Technologie führt.The advantages of operating an engine in the manner described herein during the HCCI mode include improved engine stability, ie, decreasing the COVIMEP (variation coefficient of indicated mean pressure). This can be used to increase the operating range of the HCCI mode, resulting in improved engine efficiency and fuel economy of the vehicle. Another advantage includes reducing the output by the engine NO x emissions, thus leading to a broader usability of the HCCI technology.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Kraftstoffeinspritzstrategie, welche Zylinder in ein Gleichgewicht bringt und die Verbrennungs-Phasenlage einzelner Zylinder einstellt, um im Wesentlichen zeitlich gleichmäßig abgestimmte Verbrennungsereignisse in jedem der Zylinder während eines Betriebs in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung zu erreichen. Indem der Zeitpunkt der Einspritzung oder die Menge der Kraftstoffeinspritzung während des ersten, reformierenden Ereignisses der Kraftstoffeinspritzung, das in dem NVO-Zeitraum auftritt, gesteuert wird, kann die Wärmeabgabe aus dem Kraftstoffreformierungsprozess verwendet werden, um die Temperatur der Zylinderladung zu verändern. Diesem folgt vorzugsweise das zweite, das Hauptereignis der Kraftstoffeinspritzung. Das Verfahren kann ebenso auf eine einzelne Kraftstoffeinspritzung angewendet werden, indem der Zeitpunkt der Einspritzung eingestellt wird, um den Kraftstoffreformierungsprozess und die Verbrennungs-Phasenlage zu steuern.The present invention provides a fuel injection strategy, which brings cylinder into a balance and the combustion phase position of individual Cylinder adjusts to substantially evenly timed Combustion events in each of the cylinders during operation in the Controlled auto-ignition mode to reach. By the timing of the injection or the amount the fuel injection during the first reforming event of fuel injection, which occurs in the NVO period, can control the heat output from the fuel reforming process used to the temperature to change the cylinder charge. This is preferably followed by the second, main event of fuel injection. The method may also be based on a single fuel injection be applied by adjusting the timing of the injection is about the fuel reforming process and the combustion phasing to control.
Die Verbrennungs-Phasenlage wird in der vorliegenden Erfindung für jeden Zylinder des Mehrzylinder-HCCI-Motors einzeln mittels KraftstoffReformierung gesteuert. Dies reduziert die Differenz in der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern und verbessert die Verbrennungsstabilität während des HCCI-Betriebs. Der Algorithmus erreicht einen Zylin derausgleich mit einer minimalen Menge von Kraftstoffreformierung, wodurch eine Kraftstoffwirtschaftlichkeitsleistung, die für HCCI-Motoren kennzeichnend ist, aufrechterhalten wird.The Combustion phasing is in the present invention for each Cylinder of multi-cylinder HCCI engine individually by means of fuel reforming controlled. This reduces the difference in combustion phasing between the cylinders and improves the combustion stability during the HCCI operation. The algorithm achieves a cylinder equalization with a minimal amount of fuel reforming, creating a Fuel economy performance, which is characteristic for HCCI engines is, is maintained.
Die Erfindung wurde unter einer speziellen Bezugnahme auf die Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Die speziellen Details des Steuerschemas und die damit verbundenen, hierin beschriebenen Ergebnisse veranschaulichen die Erfindung, die durch die Ansprüche beschrieben ist. Weitere Modifikationen und Veränderungen können anderen Personen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist beabsichtigt, dass alle diese Modifikationen und Änderungen eingeschlossen sind, soweit sie sich im Rahmen der Erfindung befinden.The The invention has been made with particular reference to the embodiments and their modifications are described. The special details of the Control schemes and the associated results described herein illustrate the invention described by the claims. Further modifications and changes can other people during of reading and understanding the description stand out. It is intended, that all these modifications and changes are included, insofar as they are within the scope of the invention.
ZusammenfassungSummary
Ein Verfahren und eine Vorrichtung werden geschaffen, um eine Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor zu steuern, der in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung mit einem minimalen Fehler einer Verbrennungs-Phasenlage unter Verwendung einer geringsten Menge von Kraftstoffreformierung betrieben wird. Dies umfasst ein Überwachen der Verbrennung in jedem Zylinder und ein Bestimmen eines Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage. Eine Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder wird selektiv derart gesteuert, dass der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird und dass das Erreichen des Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage ferner ein Steuern der Kraftstoffzufuhr derart umfasst, dass die Verbrennungs-Phasenlage der Zylinder in ein Gleichgewicht gebracht wird.One Method and apparatus are provided for combustion in a multi-cylinder combustion engine operating in one mode with controlled auto-ignition with a minimum error of combustion phasing using a minimum amount of fuel reforming is operated. This includes monitoring combustion in each cylinder and determining a target value the combustion phase position. A fuel supply to each cylinder is selectively controlled so that the target value of the combustion phase position is achieved and that the achievement of the target value of the combustion phase position further controlling the fuel supply such that the combustion phasing the cylinder is brought into balance.
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